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基于渐近均匀化方法的准周期梁结构等效刚度数值实现方法研究
1
作者 章雨驰 徐亮 +1 位作者 刘电子 钱征华 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期313-319,共7页
相比周期梁结构,准周期梁结构沿轴向梯度变化,具有更大的设计自由度,能够获得更好的结构性能。由于其非均质性,一般将其均匀化为具有等效性质的均质梁结构,但现有工作很少涉及准周期梁结构等效性质的计算。本文针对由周期梁结构映射而... 相比周期梁结构,准周期梁结构沿轴向梯度变化,具有更大的设计自由度,能够获得更好的结构性能。由于其非均质性,一般将其均匀化为具有等效性质的均质梁结构,但现有工作很少涉及准周期梁结构等效性质的计算。本文针对由周期梁结构映射而成的准周期梁结构,通过引入雅可比矩阵,基于渐近均匀化方法推导的单胞方程及其等效性质计算列式,并建立了其单胞方程及等效刚度的有限元求解列式。该方法可以处理沿轴向变形的任意微单胞构型,数值算例验证了其正确性和有效性。 展开更多
关键词 渐近均匀化方法 准周期梁 等效刚度 映射函数 有限元分析
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基于均匀化方法的破碎千枚岩隧道稳定性分析 被引量：1
2
作者 席海龙 张凯 +3 位作者 朱滨 胡宏博 吴红刚 周鑫陆 《铁道勘察》 2023年第2期38-43,共6页
隧道穿越高地应力破碎千枚岩段时,容易造成围岩压力和能量的释放,导致隧道支护结构产生大变形破坏。当前的隧道围岩稳定性分析多将围岩与支护结构分开研究,分别求解特征曲线,但是锚杆注浆支护的原理是增强围岩的强度,与围岩成为一个整... 隧道穿越高地应力破碎千枚岩段时,容易造成围岩压力和能量的释放,导致隧道支护结构产生大变形破坏。当前的隧道围岩稳定性分析多将围岩与支护结构分开研究,分别求解特征曲线,但是锚杆注浆支护的原理是增强围岩的强度,与围岩成为一个整体共同承载地应力,不能单独作为支护结构考虑。以兰州-张掖三四线铁路XQ2标段新乌鞘岭隧道为研究背景,通过均匀化方法对锚杆注浆加固下的隧道围岩进行等效化处理,并基于约束-收敛理论计算出等效围岩特征曲线及支护特征曲线。结果表明,原支护结构强度不能有效地控制围岩变形,将隧道稳定性分析结果与现场监测数据进行对比,发现新方法能够很好地反映工程实际情况,为锚注加固作用下的破碎千枚岩隧道稳定性分析提供一种相对简便的定量计算方法。 展开更多
关键词 铁路隧道 千枚岩 均匀化方法 收敛-约束理论 围岩特征曲线 支护特征曲线
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基于均匀化方法的三维编织复合材料等效弹性性能预测 被引量：13
3
作者 董纪伟 孙良新 洪平 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第4期482-486,共5页
由于三维编织复合材料具有复杂的空间拓扑结构,其力学性能分析通过宏观有限元方法往往因为占用大量的计算机内存而难以实现。从细观结构入手,计算材料的等效弹性模量可大大降低计算量。现建立了等效弹性模量的均匀化列式及有限元求解方... 由于三维编织复合材料具有复杂的空间拓扑结构,其力学性能分析通过宏观有限元方法往往因为占用大量的计算机内存而难以实现。从细观结构入手,计算材料的等效弹性模量可大大降低计算量。现建立了等效弹性模量的均匀化列式及有限元求解方法,运用该方法对三维编织复合材料的等效弹性性能进行了预测,并提出了三种单胞模型的周期性边界条件的施加方法。通过该方法得到等效弹性模量与实验结果较为吻合,从而有利于进行下一步的细观应力场计算。 展开更多
关键词 均匀化方法 等效弹性模量 单胞 编织复合材料
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复合材料应力分析的均匀化方法 被引量：45
4
作者 刘书田 程耿东 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 1997年第3期306-313,共8页
建立了基于均匀化理论的确定复合材料结构应力场的方法．其实质是用均质的宏观结构和非均质的具有周期性分布的细观结构描述原结构；将力学量表示成关于宏观坐标和细观坐标的函数，并用细观和宏观两种尺度之比为小参数展开，用摄动技术... 建立了基于均匀化理论的确定复合材料结构应力场的方法．其实质是用均质的宏观结构和非均质的具有周期性分布的细观结构描述原结构；将力学量表示成关于宏观坐标和细观坐标的函数，并用细观和宏观两种尺度之比为小参数展开，用摄动技术将原问题化为一细观均匀化问题和一宏观均匀化问题．这两个问题的解确定了包含等效位移和一阶近似位移的位移场，由此获得应力场．利用该方法给出了圆柱形孔隙材料和单向纤维复合材料在单向拉伸时的应力场以及空隙材料简支梁的局部应力场。 展开更多
关键词 应力分析 复合材料 均匀化方法
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均匀化方法的ABAQUS实现 被引量：8
5
作者 黄富华 梁军 杜善义 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第3期389-392,共4页
为了利用通用有限元软件来对复杂的均匀化方程进行便捷求解,从而对具有周期性构造复合材料有效性能进行预测.根据文献[1]提出的热应力方法和边界力方法将均匀化方程转化为通用有限元可以进行计算的形式,通过ABAQUS用户子程序和脚本语言... 为了利用通用有限元软件来对复杂的均匀化方程进行便捷求解,从而对具有周期性构造复合材料有效性能进行预测.根据文献[1]提出的热应力方法和边界力方法将均匀化方程转化为通用有限元可以进行计算的形式,通过ABAQUS用户子程序和脚本语言的编写,便捷的实现了均匀化方程的求解,得到了均匀化系数.通过均匀化方程的ABAQUS的便捷求解(包括热应力方法和边界力方法),计算了单向复合材料有效性能,并与细观力学方法进行比较,结果表明两种方法具有一致性和有效性. 展开更多
关键词 有限元 ABAQUS 均匀化方法 单向复合材料
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基于均匀化方法的单向纤维增强体渗透率预报 被引量：6
6
作者 戴福洪 张博明 杜善义 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2004年第6期709-713,共5页
针对具有周期性分布细观结构的纤维增强体,从Stokes方程出发,用均匀化理论建立了预报纤维预制体渗透率的数学模型.将Stokes方程与线弹性力学中的Lame方程进行类比,给出了用线弹性平面应变问题的有限元分析程序求解Stokes方程的方法.据... 针对具有周期性分布细观结构的纤维增强体,从Stokes方程出发,用均匀化理论建立了预报纤维预制体渗透率的数学模型.将Stokes方程与线弹性力学中的Lame方程进行类比,给出了用线弹性平面应变问题的有限元分析程序求解Stokes方程的方法.据该方法编写了FORTRAN程序HAPS求解控制方程,并以此预报单向纤维增强体渗透率,与有关文献的结果进行比较证明了该方法的合理性. 展开更多
关键词 STOKES方程 求解 证明 控制方程 均匀化理论 力学 周期性 纤维增强 预制体 均匀化方法
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复合材料结构等效电磁参数均匀化方法 被引量：11
7
作者 张永杰 李江海 孙秦 《电波科学学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第2期280-284,292,共6页
依据周期结构复合材料等效电磁参数的均匀化方法,推导了此类结构等效电磁参数的有限元计算公式;并对介质框和介质方柱周期结构复合材料的等效介电常数进行了有限元求解,给出了这两类周期结构等效电磁参数的高精度拟合公式。数值算例表... 依据周期结构复合材料等效电磁参数的均匀化方法,推导了此类结构等效电磁参数的有限元计算公式;并对介质框和介质方柱周期结构复合材料的等效介电常数进行了有限元求解,给出了这两类周期结构等效电磁参数的高精度拟合公式。数值算例表明这种有限元均匀化方法是可靠高效的,能够为周期结构复合材料的等效电磁参数预测和设计提供均匀化计算方法。 展开更多
关键词 周期结构复合材料 等效电磁参数 均匀化方法
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均匀化方法中等效弹性模量的计算 被引量：12
8
作者 谢先海 廖道训 《华中科技大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第4期44-46,共3页
提出了基于均匀化理论的确定具有微结构的分布材料结构的有效弹性模量的方法 .对具有小孔隙的材料在空洞中没有外力的条件下建立了控制方程 ,用摄动法推导出等效弹性模量计算公式 。
关键词 结构分析 均匀化方法 摄动法 等效弹性模量 材料
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单向复合材料损伤刚度的双重均匀化方法 被引量：4
9
作者 潘燕环 嵇醒 薛松涛 《同济大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 1997年第6期623-628,共6页
研究了单向复合材料的细观损伤刚度问题．假设单向复合材料具有周期性的细观结构，通过渐过展开方法建立与两尺度坐标变量相关的控制方程．细观损伤用两个损伤变量来描述：裂纹线密度和面密度．通过所提出的双重均匀化方法来讨论它们对... 研究了单向复合材料的细观损伤刚度问题．假设单向复合材料具有周期性的细观结构，通过渐过展开方法建立与两尺度坐标变量相关的控制方程．细观损伤用两个损伤变量来描述：裂纹线密度和面密度．通过所提出的双重均匀化方法来讨论它们对复合材料刚度的影响．上述问题结合数值分析，得到复合材料损伤刚度随损伤变量的变化关系． 展开更多
关键词 复合材料 均匀化方法 损伤刚度 损伤力学
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均匀化方法在粘弹性多层复合材料中的应用 被引量：4
10
作者 刘文辉 张新明 张淳源 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第6期722-727,共6页
主要研究了由各向同性线弹性加强体和各向同性线粘弹性基体组成的多层复合材料的问题,在已有的线弹性多层材料的均匀化方法的基础上,应用弹性-粘弹性对应原理,在C arson域中求解粘弹性多层材料的问题。通过Burgers模型表示线粘弹性基体... 主要研究了由各向同性线弹性加强体和各向同性线粘弹性基体组成的多层复合材料的问题,在已有的线弹性多层材料的均匀化方法的基础上,应用弹性-粘弹性对应原理,在C arson域中求解粘弹性多层材料的问题。通过Burgers模型表示线粘弹性基体材料,反演得到了多层材料的有效松弛模量和有效泊松比在时间域中的表达式,并且与实验结果和其他结果进行了比较。 展开更多
关键词 微观力学 多层复合材料 均匀化方法 对应原理 有效松弛模量
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基于均匀化方法的颗粒增韧增强聚合物基复合材料有效性能预测 被引量：4
11
作者 谢桂兰 张平 +1 位作者 曹尉南 安小军 《湘潭大学自然科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2005年第1期55-60,共6页
将数学上的均匀化方法与有限元法相结合,预测了颗粒增韧增强聚合物基复合材料的有效性能。利用编写的计算程序和ANSYS软件,具体地分析了颗粒尺度、颗粒形状、颗粒体积份数、颗粒与基体的模量比等参数对颗粒增韧增强聚合物基复合材料有... 将数学上的均匀化方法与有限元法相结合,预测了颗粒增韧增强聚合物基复合材料的有效性能。利用编写的计算程序和ANSYS软件,具体地分析了颗粒尺度、颗粒形状、颗粒体积份数、颗粒与基体的模量比等参数对颗粒增韧增强聚合物基复合材料有效性能的影响.计算结果表明,对于刚性颗粒,有效弹性模量随着体积份数的增加而增加,随着模量比的增加而增加,同一模量比下方形颗粒有效弹性模量大于圆形颗粒;对于柔性颗粒,有效弹性模量随着体积份数的增加而减小,随着模量比的增加而增加,同一模量比下方形颗粒有效弹性模量大于圆形颗粒. 展开更多
关键词 颗粒增韧增强 均匀化方法 有限元分析 聚合物基复合材料
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基于均匀化方法的缝纫层压板拉伸弹性模量有限元预测 被引量：5
12
作者 黄涛 矫桂琼 高峰 《宇航材料工艺》 CAS CSCD 北大核心 2006年第4期29-32,共4页
利用均匀化方法研究缝纫复合材料层压板的弹性性能,给出了相应的数学分析模型。建立了有限元分析的单胞模型,并进行求解。计算结果表明,利用这种半解析模型可以得到缝纫层压板的弹性模量的上下限,其平均值与实验结果平均值吻合得很好。
关键词 均匀化方法 缝纫层压板 单胞模型 有限元分析
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基于均匀化方法的柔顺机构的设计 被引量：9
13
作者 谢先海 廖道训 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第11期953-955,共3页
应用均匀化方法,探讨以机械效率为优化目标的柔顺机构的设计方法。推导了基于弹簧模型的柔顺机构机械效率的计算表达式。引进等效弹性模量与微结构尺寸关系的函数来描述优化过程中的容许应力随着微结构尺寸的变化情况,初步解决了拓扑优... 应用均匀化方法,探讨以机械效率为优化目标的柔顺机构的设计方法。推导了基于弹簧模型的柔顺机构机械效率的计算表达式。引进等效弹性模量与微结构尺寸关系的函数来描述优化过程中的容许应力随着微结构尺寸的变化情况,初步解决了拓扑优化中不能处理应力约束的缺点。采用准则优化方法建立了柔顺机构的拓扑设计的数学模型。 展开更多
关键词 柔顺机构 均匀化方法 结构拓扑优化 机械效率
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基于理想界面的均匀化方法 被引量：4
14
作者 陈作荣 诸德超 陆萌 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第5期543-546,共4页
评述了分析单向纤维增强复合材料及纺织复合材料宏观等效弹性性能的有代表性的力学模型 ,指出了各力学模型的特点 .针对经典力学模型分析结构复杂的纺织复合材料的力学性能的局限性 ,直接从组分相的本构方程出发 ,分别将应力、应变张量... 评述了分析单向纤维增强复合材料及纺织复合材料宏观等效弹性性能的有代表性的力学模型 ,指出了各力学模型的特点 .针对经典力学模型分析结构复杂的纺织复合材料的力学性能的局限性 ,直接从组分相的本构方程出发 ,分别将应力、应变张量在相间界面分解成互相正交的 2个部分 :面内分量和面外分量 .在理想界面条件下 ,考虑了纤维与基体的相互作用 ,建立了基于理想界面的均匀化方法 .选取CCA模型分析了单向纤维增强复合材料的弹性性能 。 展开更多
关键词 复合材料 均匀化方法 CCA模型 弹性性能
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基于均匀化方法的周期性缝洞型介质渗透率的数值计算 被引量：3
15
作者 闫国亮 王殿生 +1 位作者 刘金玉 隋宏光 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第9期1446-1450,共5页
为了有效计算缝洞型介质的渗透率,在假设缝洞型介质具有细观周期性的基础上,构建了其细观数学模型——Darcy-Stokes方程组,即在缝洞型介质的岩石基质区域,应用Darcy定律;在其缝洞区域,应用Stokes方程;在两个区域的边界上,应用合适的耦... 为了有效计算缝洞型介质的渗透率,在假设缝洞型介质具有细观周期性的基础上,构建了其细观数学模型——Darcy-Stokes方程组,即在缝洞型介质的岩石基质区域,应用Darcy定律;在其缝洞区域,应用Stokes方程;在两个区域的边界上,应用合适的耦合边界条件。在细观数学模型的基础上,利用均匀化方法推导出了缝洞型介质宏观渗透率的计算公式,并根据区域分解算法给出了求解渗透率的有限元计算方法,计算了周期性缝洞型介质的渗透率,并用解析方法验证了数值计算方法的正确性。结合二维缝洞型介质模型的算例,讨论了基岩渗透率、缝张开度和洞半径对渗透率的影响,结果显示缝张开度对缝洞型介质的渗透率具有决定性的影响:裂缝张开度从0.001 m增加到0.004 m,缝洞型介质渗透率从1.03×10-11 m2快速增加到6.33×10-10 m2。 展开更多
关键词 均匀化方法 缝洞型介质 渗透率 Darcy-Stokes方程组 区域分解算法
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用均匀化方法预测单向纤维复合材料热膨胀行为 被引量：10
16
作者 刘书田 程耿东 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1997年第1期76-82,共7页
本文利用均匀化方法研究了单向纤维复合材料的热膨胀行为。建立了热膨胀系数与组分材料性能、体分比之间的关系,得到了纤维╱基体性能比值对横向热膨胀系数的影响比对纵向系数的影响更重要的结论。通过均匀化方法和四种已有的理论方法... 本文利用均匀化方法研究了单向纤维复合材料的热膨胀行为。建立了热膨胀系数与组分材料性能、体分比之间的关系,得到了纤维╱基体性能比值对横向热膨胀系数的影响比对纵向系数的影响更重要的结论。通过均匀化方法和四种已有的理论方法之间的相互比较,以及同实验值对比,分析了各理论方法的精度,验证了均匀化方法的可靠性。 展开更多
关键词 热膨胀系数 均匀化方法 复合材料
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基于均匀化方法的约束阻尼柱壳结构动力学性能优化 被引量：8
17
作者 王明旭 陈国平 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第8期892-897,共6页
为了改善约束阻尼柱壳结构的动力学性能,基于拓扑优化思想,提出了一种约束阻尼层布局设计方法。结合结构的前三阶模态,建立了多目标优化的数学模型,以约束层和阻尼层铺设体积为约束条件,以模态阻尼比函数为目标,通过数值方法得到了约束... 为了改善约束阻尼柱壳结构的动力学性能,基于拓扑优化思想,提出了一种约束阻尼层布局设计方法。结合结构的前三阶模态,建立了多目标优化的数学模型,以约束层和阻尼层铺设体积为约束条件,以模态阻尼比函数为目标,通过数值方法得到了约束阻尼材料的最优分布构形。最后,利用柱壳和板壳复合结构的仿真验证了方法的有效性。 展开更多
关键词 拓扑优化 均匀化方法 圆柱壳 动力学特性
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渐近均匀化方法在粘弹性复合材料的应用 被引量：12
18
作者 刘文辉 张淳源 《湘潭大学自然科学学报》 CAS CSCD 2003年第4期91-97,共7页
主要研究了由线弹性加强体和线粘弹性基体组成的多层复合材料,在已有的线弹性多层材料的渐过均匀化方 法的基础上,应用弹性-粘弹性对应原理,通过Burgers模型表示线粘弹性基体材料,反演得到了多层材料的有效松弛模 量和有效泊松比在时间... 主要研究了由线弹性加强体和线粘弹性基体组成的多层复合材料,在已有的线弹性多层材料的渐过均匀化方 法的基础上,应用弹性-粘弹性对应原理,通过Burgers模型表示线粘弹性基体材料,反演得到了多层材料的有效松弛模 量和有效泊松比在时间域中的表达式。 展开更多
关键词 多层复合材料 渐近均匀化方法 对应原理 有效松弛模量
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粘弹性复合材料中的渐近均匀化方法 被引量：3
19
作者 刘文辉 张新明 张淳源 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2005年第6期63-68,共6页
主要研究了由各向同性线弹性加强体和各向同性线粘弹性基体组成的复合材料的问题。在已有的线弹性多层材料的渐近均匀化方法的基础上,应用弹性-粘弹性对应原理,在Carson域中求解粘弹性问题,通过两次运用均匀化方法,得到一类单向强化复... 主要研究了由各向同性线弹性加强体和各向同性线粘弹性基体组成的复合材料的问题。在已有的线弹性多层材料的渐近均匀化方法的基础上,应用弹性-粘弹性对应原理,在Carson域中求解粘弹性问题,通过两次运用均匀化方法,得到一类单向强化复合材料的有效模量的表达式。反演可得到单向强化复合材料的有效松弛模量在时间域中的表达式,并且与其它结果进行了比较。 展开更多
关键词 微观力学 渐近均匀化方法 多层复合材料 对应原理 有效松弛模量
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渐进均匀化方法在复合地基复合模量计算中的应用 被引量：4
20
作者 印长俊 卢艺伟 +1 位作者 马石城 方雷 《湘潭大学自然科学学报》 CAS 北大核心 2013年第3期45-48,共4页
复合模量是计算复合地基沉降的关键指标之一,目前主要采用面积加权公式计算,实践证明该方法的计算值与实测值有较大误差.渐进均匀化方法(AHM)是一种求解周期性复合材料等效弹性模量的方法.将渐近均匀化方法应用于复合地基的等效模量分析... 复合模量是计算复合地基沉降的关键指标之一,目前主要采用面积加权公式计算,实践证明该方法的计算值与实测值有较大误差.渐进均匀化方法(AHM)是一种求解周期性复合材料等效弹性模量的方法.将渐近均匀化方法应用于复合地基的等效模量分析,得到的等效弹性模量与试验数据进行比较,验证了该方法计算复合模量的可行性.在此基础上,做了复合模量影响因素的正交试验分析,结论是影响复合模量的主要因素是置换率. 展开更多
关键词 复合地基 渐进均匀化方法 等效弹性模量 正交试验
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